摘要：本文分析了國外背光源用冷陰極熒光燈的發(fā)展情況、現(xiàn)狀及近期的發(fā)展動態(tài)，特點以及生產冷陰極熒光燈的現(xiàn)狀和近期的研究成果、研究方向。
m]}"FMH$ 一、序言
[Et\~'2w8= 背光源用冷陰極熒光燈管（ＣＣＦＬ）從上個世紀九十年代初開始在日本面世以來，由于其具有燈管細小、結構簡單、燈管表面亮度高、燈管溫升小，便于加工成各種形狀、壽命長等等優(yōu)異的特性，迅速在各種類型的背光源、掃描器中得到廣泛的使用。隨著冷陰極熒光燈管自身技術的發(fā)展和信息技術、辦公設備、日用產品的迅猛發(fā)展，冷陰極熒光燈管的應用范圍也越來越廣，需求量也急劇增長，尤其是近二年來通信設備向高性能化、多機能化和精細化發(fā)展和ＬＣＤ背光源用燈管向大尺寸、長壽命發(fā)展，對冷陰極熒光燈管提出了各種各樣的特殊要求，促進了冷陰極熒光燈管性能的提高，反過來又促進了應用的擴大。目前全世界冷陰極熒光燈的月產量已達到２５００萬支以上并仍在迅速地增長。
>@e %,z 二、陰極熒光燈管的發(fā)展和現(xiàn)狀
<).qe Z 冷陰極熒光燈管從上世紀九十年代初在日本被用于背光源照明以來，隨著應用范圍的擴大，燈管本身的制造技術也得到迅猛的發(fā)展。例如在：
fTtSx_}3H １ 燈管直徑方面：
MCpK^7]k 隨著冷陰極熒光燈應用范圍的越來越廣、越來越精密化，對燈管直徑也逐年向更細小的方向演變。在９０年代初冷陰極熒光燈剛剛被推廣使用時，主要使用燈管外直徑為Φ４．０ｍｍ的冷陰極熒光燈。到１９９３年以后背光源用冷陰極熒光燈的主流是采用外徑為Φ３．０ｍｍ的燈管。到１９９５年之后外徑為Φ２．６ｍｍ的燈管開始主導市場，并且更開始向外徑Φ２．４ｍｍ、Φ２．２ｍｍ方向變化。到上世紀末已開始使用外徑Φ２．０ｍｍ的燈管。本世紀初在掌上電腦、數(shù)碼相機等小型化的用途中更細的Φ１．８ｍｍ的燈管也已大量供應市場。最近又有采用Φ１．５ｍｍ外徑，壁厚０．２ｍｍ的冷陰極熒光燈管的報導。
I[IQFk a} 冷陰極熒光燈具有管徑變細時會提高燈管表面亮度的特性，特別是在精細的背光源組件中由于管徑變細，光線的入射效率會相應地提高，這可以有效地提高背光源板面的亮度。燈管管徑細化促進了冷陰極熒光燈制造技術的提高，更進一步促進了冷陰極熒光燈應用領域的擴大。
R* G>)YH ２ 燈管玻璃材料方面：
Tka="eyIj3 在冷陰極熒光燈管開始應用初期，所用的燈管玻璃材料絕大部份是使用鈉鈣玻璃（或稱蘇打玻璃、屬軟玻璃類）。由于軟玻璃中所含雜質氣體較多，而軟玻璃的軟化溫度較低，不能進行較高溫度除氣，玻璃中的活性金屬如鈉、鉀、鈣等容易析出而與汞產生化合物，這樣用軟玻璃制的冷陰極熒光燈因使用過程中排放的雜氣較多，對汞的吸收較多而限制了燈管的使用壽命和發(fā)光亮度。到１９９５年左右日本生產冷陰極熒光燈的主要企業(yè)開始逐漸改用硬玻璃（即高硼硅酸鹽玻璃，膨脹系數(shù)３８～４０×１０／℃）做燈管，由于硬玻璃中含雜質氣體較少，而且除氣溫度允許較高，玻璃中活性金屬的含量較少，固而燈管在使用中壽命較長，可以達到３萬～５萬小時，但是硬玻璃燈管對加工封接等技術要求比較高。有些燈管生產企業(yè)無法掌握，之后又出現(xiàn)了介乎二者之間的中間玻璃（又稱鉬組玻璃或鉻玻璃，膨脹系數(shù)４６～６２×１０／℃）。其使用性能和壽命也介乎二者之間。目前背光源用的冷陰極熒光燈在日本、歐美等地區(qū)主要用硬玻璃制的燈管。在臺灣、中國大陸仍主要使用軟玻璃或中間玻璃制的燈管。但對使用要求高的地方仍必須使用硬玻璃制的燈管，這是冷陰極熒光燈的發(fā)展方向。
>:nJTr ３ 電極的改進：
4n )Mx*{ 冷陰極熒光燈應用的初期，對燈管的非發(fā)光部份（即電極部份）一般要求在１０ｍｍ左右。常用的水銀封入方法是在電極上裝著水銀藥劑。由于當時燈管內徑較大，燈管非發(fā)光部份也允許較長，用上述方法可以滿足用戶的要求，但隨著冷陰極熒光燈的發(fā)展，燈管直徑逐漸變細，應用上的精細化要求對燈管的非發(fā)光部份（包括導線的焊接點和保護套一起）最大只允許７ｍｍ，而燈管內電極端到燈管玻璃密封端只允許最大５ｍｍ。燈管直徑變細要求電極相應變小，非發(fā)光部份縮短要求電極也變短，這樣在電極上裝水銀藥劑已不能滿足燈管對水銀量的要求，必須要使電極同水銀藥劑分離，采用從外部導入水銀的方法來解決。這樣可以縮短電極自身的長度，同時還要在燈管外側的焊接點和保護套上下功夫。
Y6;9j= [ 在電極材料上，目前廣泛使用的是鎳管或鎳片做電極，鎳管或鎳片電極是由致密金屬組成，其表面積相對較小，表面吸附的發(fā)射材料較少，因而影響到電極性能的發(fā)揮。最近有報導冷陰極熒光燈電極材料使用多孔的燒結材料，這樣可增大電子發(fā)射面積，可以吸附更多的發(fā)射材料，有利于降低電極上的能量損耗。
>mSl~.I2 ４ 水銀加入量的改進：
% 9)J-B 在冷陰極熒光燈中，必須加入水銀，利用水銀蒸氣激發(fā)產生的紫外線來激活熒光層使其產生一定色溫的可見光使燈管發(fā)亮。一支內徑Φ２ｍｍ，長約２５０ｍｍ的冷陰極熒光燈中理論上應當充入０．４～０．６毫克的水銀才能使燈管正常工作。在９０年代初期冷陰極熒光燈開始應用時，水銀均是按理論量加入的。但是隨著冷陰極熒光燈的普遍使用，對燈管提出了各種各樣特殊要求，也促進深入地研究冷陰極熒光燈各種性能之間的關系。發(fā)現(xiàn)，當要求燈管長壽命工作時，由于燈管材料（如電極、玻璃、熒光層等等）會與水銀蒸氣產生復雜的化學和物理反應，逐漸消耗掉水銀，使燈管由于缺乏水銀蒸氣而產生電極發(fā)紅，燈管亮度下降，整支燈管亮度不均勻，燈管壽命下降等等問題。近年來，大部份冷陰極熒光燈制造企業(yè)均通過成倍增加水銀的含量來解決上述缺陷。目前在上述規(guī)格的燈管中，水銀加入量可達到２．５毫克左右，這樣在新制造的燈管內壁經常可以看到大粒的水銀珠或成片彌散的水銀小點存在。一般它不會影響燈管的使用性能，尤其是在燈管點亮后在工作表面上一般不會看到水銀黑點。尤其是在工作一段時間后大顆的水銀珠均會消失。
:@A;!'zpL 三、國外冷陰極熒光燈管的發(fā)展動向
S2SQ;s-t_ 近期隨著冷陰極熒光燈管應用范圍的擴展，不同的應用領域對冷陰極熒光燈提出了不同的獨特的性能要求。為了適應客戶的特殊需要，冷陰極熒光燈生產企業(yè)均投入了大量的技術力量和資金，針對不同應用范疇開發(fā)新的產品：
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+q 7h+HP １ 向提高發(fā)光效率、降低能耗的方向發(fā)展
TBfl9 Q 在筆記本電腦、掌上電腦、小型顯示器用背光源等等使用電池的條件下，降低能耗，延長電池的使用壽命對使用者會帶來很多方便。為此要求冷陰極熒光燈降低功率，也即是減小管電流，而背光源亮度不能大幅下降。這樣就需要：（１）增加燈管內水銀蒸氣含量和壓力以提高燈管的發(fā)光效率；（２）改變燈管內徑。在同樣條件下燈管內徑變細，其表面亮度增加，因而需要選用最合適的燈管功率和燈管內徑的配合，以獲取最佳的發(fā)光效率；（３）改進熒光層，提高其將紫外線向可見光轉換的效率。有資料介紹優(yōu)質的熒光材料其紫外線吸收率可提高到９７％以上。同時，適當控制涂層的厚度是極其必要的。
@<JQn^M ２ 向延長冷陰極熒光燈管的壽命方向發(fā)展
1Nu`@)D0 對在彩色電視機用液晶顯示屏和大型的液晶顯示屏的背光源用冷陰極熒光燈要求有較長的壽命。需要從原來的保證壽命最小１萬小時，延長到最低２．５萬小時，而且更希望達到４～５萬小時以上。這樣就需要研究：
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